CN102590847B - 专用于热室的γ扫描测量系统及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种专用于热室的γ扫描测量系统及其安装方法，该系统主要由支座、导向筒、屏蔽转运容器、吊筒、准直器、衰减屏蔽块、屏蔽体、狭缝定位块、狭缝块、屏蔽箱、y向移动机构、钢丝绳、x向移动机构、检测小车及控制系统等组成。本发明结构简单、安装拆卸方便、安全可靠；充分考虑了冗余功能，在满足方形组件γ扫描测量要求的同时，更换不同的吊筒，既可实现棒形、管型等燃料组件的测量要求。采用了方形吊筒、方形导向筒的结构设计，实现了方形组件的四个面分别测量功能；避免工作人员受强γ射线的辐射；设计了不同的衰减屏蔽块、狭缝块，可满足不同型号的燃料组件测量和不同的精度要求的测量。设计了屏蔽箱，避免外界干扰。

Description

专用于热室的γ扫描测量系统及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种扫描测量系统，具体涉及一种专用于热室的γ扫描测量系统。

背景技术

燃耗是辐照后燃料组件的重要参数。燃料组件的各种性能，如芯体和包壳的相互作用、包壳氧化膜的形成和材料显微结构的变化无不与燃耗深度有关。目前，γ扫描法测量燃料组件的相对燃耗分布是较适用的测量方法。γ扫描技术能非破坏性地测量辐照后燃料中生成的裂变产物所放出的γ射线，从而得出整个燃料组件的相对燃耗分布曲线。同时也为燃料组件的其它性能，如金相分析、绝对燃耗测量等的取样提供重要依据。

由于方形燃料组件尺寸较大，在空间较小的热室壳体内不能进行水平移动，同时，γ谱仪探测器测量过程中要保持稳定，不能移动，现有热室结构也无法安装γ谱仪探测器。所以在热室内不能完成γ扫描测量。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种专用于热室的γ扫描测量系统以及上述扫描测量系统的安装方法，利用现有设施条件（热室垂直吊装孔道、吊装大厅、转运屏蔽容器等），能够实现方形燃料组件升降过程中导向，并对方形燃料组件的四个面分别γ扫描测量，同时，也能满足其他形式的组件γ扫描测量要求，并且该装置安装拆卸灵活、方便，保证机械操作和测量操作的安全性和方便性，解决了现有技术中存在的技术问题。

为解决技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种专用于热室的γ扫描测量系统，包括热室内的吊装孔道，在吊装孔道上安装有铅罐支座，而导向筒穿过铅罐支座和吊装孔道深入热室内部并与铅罐支座固定连接，本γ扫描测量系统还包括屏蔽转运容器，上述的屏蔽转运容器安装在铅罐支座上方，在屏蔽转运容器的内部有吊筒，上述的吊筒可在铅罐支座、导向筒和屏蔽转运容器中上下移动；上述的铅罐支座一侧安装有准直器，上述的准直器的射线通道孔和铅罐支座内部的射线通道孔位于同一水平位置并相互对准连通，以准直器的射线通道孔和铅罐支座内部的射线通道孔为基准，在热室内顶部与相邻房间之间的墙体内安装屏蔽体，并使屏蔽体内部的射线通道孔与准直器的射线通道孔也相互对准；而在相邻房间内则安装有测量小车装置，上述的测量小车装置包括x向移动机构、y向移动机构、屏蔽箱、检测小车、狭缝定位块和狭缝块，其中检测小车作为基座，上述的y向移动机构竖直安装在检测小车上，并通过钢丝绳一与屏蔽转运容器和吊筒连接，并由y向移动机构控制吊筒在导向筒和铅罐支座以及屏蔽转运容器内的上下移动，上述的x向移动机构也安装在检测小车上，而上述的狭缝定位块、狭缝块和屏蔽箱都安装在x向移动机构上，并由x向移动机构控制狭缝定位块、狭缝块和屏蔽箱的水平方向位置，上述的x向移动机构和y向移动机构由自动控制系统进行控制。

更进一步的是：

上述的屏蔽体由4块屏蔽块组成，每块屏蔽块的长和宽的尺寸相同，厚度不同。

上述的导向筒为方形导向筒，包括上喇叭口、导向筒筒身和下喇叭口在导向筒筒身外壁上还设置有安装有固定圆板，其中上述的下喇叭口和部分导向筒筒身深入热室，而固定圆板则固定在铅罐支座上。

上述的吊筒为方形吊筒，包括吊筒筒身，上述的吊筒筒身上端有吊筒上端板和吊筒底板，上述的吊筒上端板上还固定有钢丝绳二，用于将吊筒吊起。

上述的y向移动机构包括y向支架，在y向支架的两侧分别安装有手动轮和定滑轮一，上述的屏蔽转运容器上部也安装有定滑轮二，而上述的钢丝绳一的一端固定在y向移动机构的手动轮上，另一端通过y向移动机构的定滑轮一、穿墙管、屏蔽转运容器上部的定滑轮二进入屏蔽转运容器，再连接在吊筒的钢丝绳二上，从而由y向移动机构控制吊筒在导向筒和铅罐支座和屏蔽转运容器内的上下移动。

本发明还包括安装上述的专用于热室的γ扫描测量系统的安装方法：包括以下步骤：

步骤1，将铅罐支座吊装到热室内的吊装孔道上，并调整水平和位置；

步骤2，以铅罐支座的射线通道孔为基准安装准直器，调整水平和竖直位置，保证准直器的射线通道孔与铅罐支座的射线通道孔对准；

步骤3，在铅罐支座的基础上，将导向筒的任意面对正射线通道孔方向，将导向筒穿过铅罐支座和热室内的吊装孔道，让导向筒的下喇叭口和部分导向筒身深入热室愉，然后将固定圆板固定在铅罐支座上；

步骤4，以铅罐支座的射线通道孔和准直器的射线通道孔为基准，在热室顶部大厅与其相邻房间的墙体内安装屏蔽体，调整水平和位置，保证以铅罐支座的射线通道孔、准直器的射线通道孔及屏蔽体的射线通道孔的一致性。

步骤5，在热室顶部的相邻房间内组装测量小车装置，该测量小车装置包括：x向移动机构、y向移动机构、屏蔽箱、检测小车和狭缝定位块；

步骤6，以屏蔽体的射线通道孔为基准，调整测量小车装置位置，并将测量小车装置与相邻房间的墙体支撑固定；

步骤7，将屏蔽转运容器吊装到铅罐支座上；

步骤8，将钢丝绳一的一端固定在y向移动机构的手动轮上，另一端依次通过y向移动机构上端的定滑轮、穿墙管、屏蔽转运容器顶部的定滑轮，进入屏蔽转运容器；

步骤9，吊起屏蔽转运容器，并移至热室顶部大厅合适位置；

步骤10，拉出吊起屏蔽转运容器的钢丝绳一，并将钢丝绳一固定在吊筒上的钢丝绳二上，手动将吊筒拉入屏蔽转运容器内，缓慢吊运屏蔽转运容器至铅罐支座上；

步骤11，利用y向移动机构的手动轮拉直钢丝绳一，然后检验吊筒在导向筒、铅罐支座内上下移动的灵活性；

步骤12，将吊筒收入屏蔽转运容器，完成机械安装过程，并调试控制程序。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.    结构简单、安装拆卸方便、安全可靠；

2.    充分考虑了冗余功能，在满足方形组件γ扫描测量要求的同时，更换不同的吊筒，既可实现棒形、管型等燃料组件的测量要求；

3.    采用了方形吊筒、方形导向筒的结构设计，实现了方形组件的四个面分别测量功能；

4.    采用了钢丝绳与定滑轮传动技术，实现了远距离传输功能，避免工作人员受强γ射线的辐射；

5.    使用了交流伺服驱动与滚珠丝杠螺母副配合传动技术，大大减少摩擦阻力和运动噪音小，自动运行平稳、可靠；

6.    采用了交流伺服半闭环控制方式，使用VB6.0软件和PLC进行控制，速度、位置设置方便，可实现连续运行和精确定位等功能；

7.    设计了不同的衰减屏蔽块、狭缝块，可满足不同型号的燃料组件测量和不同的精度要求的测量；

8.    设计了圆形屏蔽箱，测量时γ射线测量探头安装在箱中，避免外界干扰。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的吊筒的结构示意图；

图3为本发明的导向筒的结构示意图；

图4为本发明的y向移动机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，一种专用于热室的γ扫描测量系统，包括热室内的吊装孔道1，在吊装孔道1上安装有铅罐支座2，而导向筒3穿过铅罐支座2和吊装孔道1深入热室内部并与铅罐支座2固定连接，本γ扫描测量系统还包括屏蔽转运容器4，上述的屏蔽转运容器4安装在铅罐支座2上方，在屏蔽转运容器4的内部有吊筒5，上述的吊筒5可在铅罐支座2、导向筒3和屏蔽转运容器4中上下移动；铅罐支座2一侧安装有准直器6，上述的准直器6的射线通道孔和铅罐支座2内部的射线通道孔位于同一水平位置并相互对准连通。以准直器6的射线通道孔和铅罐支座2内部的射线通道孔为基准，在热室内顶部与相邻房间之间的墙体内安装屏蔽体8，并使屏蔽体8内部的射线通道孔与准直器6的射线通道孔也相互对准。上述的屏蔽体8由4个屏蔽块7组成，每块屏蔽块的长和宽的尺寸相同，厚度不同。

在热室大厅的相邻房间内则安装有测量小车装置，测量小车装置包括x向移动机构14、y向移动机构12、屏蔽箱11、检测小车15、狭缝定位块9和狭缝块10，其中检测小车15作为基座，上述的y向移动机构12竖直安装在检测小车15上，并通过钢丝绳一13与屏蔽转运容器4和吊筒5连接，并由y向移动机构12控制吊筒5在导向筒3和铅罐支座2以及屏蔽转运容器4内的上下移动，上述的x向移动机构14也安装在检测小车15上，而上述的狭缝定位块9、狭缝块10和屏蔽箱11都安装在x向移动机构14上，并由x向移动机构14控制狭缝定位块9、狭缝块10和屏蔽箱11的水平方向位置，上述的x向移动机构14和y向移动机构12都由自动控制系统进行控制。

如图2所示，本发明的导向筒3可以为方形导向筒，包括上喇叭口302、导向筒筒身303和下喇叭口304，在导向筒筒身303外壁上还设置有安装有固定圆板301，其中上述的下喇叭口304和部分导向筒筒身303深入热室，而固定圆板301则固定在铅罐支座2上。

如图3所示，本发明的吊筒5可以是方形吊筒，包括吊筒筒身203，上述的吊筒筒身203上端有吊筒上端板202和吊筒底板204，上述的吊筒上端板202上还固定有钢丝绳二201，用于将吊筒5吊起。

如图4所示，y向移动机构包括y向支架401、手动轮402、交流伺服电机403、减速机404、联轴器405，滚珠丝杆406、丝杆螺母407、滑块408和定滑轮409，在y向支架401的两侧分别安装有手动轮402和定滑轮一409，上述的屏蔽转运容器4上部也安装有定滑轮二，而上述的钢丝绳一13的一端固定在y向移动机构12的手动轮402上，另一端通过y向移动机构12的定滑轮一409、穿墙管、屏蔽转运容器4上部的定滑轮二进入屏蔽转运容器4，再连接在吊筒5的钢丝绳二201上，从而由y向移动机构12控制吊筒5在导向筒3和铅罐支座2和屏蔽转运容器4内的上下移动。

本发明还包括上述专用于热室的γ扫描测量系统的安装方法：包括以下步骤：

步骤1，将铅罐支座2吊装到热室内的吊装孔道1上，并调整水平和位置；

步骤2，以铅罐支座2的射线通道孔为基准安装准直6，调整水平和竖直位置，保证准直器6的射线通道孔与铅罐支座2的射线通道孔对准；

步骤3，在铅罐支座2的基础上，将导向筒3的任意面对正射线通道孔方向，将导向筒3穿过铅罐支座2和热室内的吊装孔道1，让导向筒3的下喇叭口304和部分导向筒身303深入热室，然后将固定圆板301固定在铅罐支座2上；

步骤4，以铅罐支座2的射线通道孔和准直器6的射线通道孔为基准，在热室顶部大厅与其相邻房间的墙体内安装屏蔽体8，调整水平和位置，保证以铅罐支座2的射线通道孔、准直器6的射线通道孔及屏蔽体8的射线通道孔的一致性。

步骤5，在热室顶部的相邻房间内组装测量小车装置，该测量小车装置包括：x向移动机构14、y向移动机构12、屏蔽箱11、检测小车15、和狭缝定位块9；

步骤6，以屏蔽体8的射线通道孔为基准，调整测量小车装置位置，并将测量小车装置与相邻房间的墙体支撑固定；

步骤7，将屏蔽转运容器4吊装到铅罐支座2上；

步骤8，将钢丝绳一13的一端固定在y向移动机构12的手动轮402上，另一端依次通过y向移动机构12上端的定滑轮409、穿墙管、屏蔽转运容器4顶部的定滑轮，进入屏蔽转运容器4；

步骤9，吊起屏蔽转运容器4，并移至热室顶部大厅合适位置；

步骤10，拉出吊起屏蔽转运容器4的钢丝绳一13，并将钢丝绳一13固定在吊筒5上的钢丝绳二201上，手动将吊筒5拉入屏蔽转运容器4内，缓慢吊运屏蔽转运容器4至铅罐支座2上；

步骤11，利用y向移动机构12的手动轮402拉直钢丝绳一13，然后检验吊筒5在导向筒3、铅罐支座2内上下移动的灵活性；

步骤12，将吊筒5收入屏蔽转运容器4，完成机械安装过程，并调试控制程序。

由于支座2、导向筒3占用了热室垂直吊装孔道1（物流通道），在测量工作完成后，应拆除，屏蔽转运容器4和吊筒5一起调离支座2，放置在4#热室顶部。其余部件保持在原位。

本发明中所谓的x向移动即为水平方向移动，所谓的y向移动即为竖直方向移动。

本发明的技术路线为：

1)  用手动操作方法，先将装有组件的方形吊筒，经过方形导向筒，缓慢上升到铅罐内的顶部，然后手动缓慢下放吊筒至γ测量仪开始有数据读出，将钢丝绳锁定在y向(纵向)滑块上（此时滑块应在传动装置下零位），作为开始测量的起点。

2)  启动y向移动机构的自动程序，使组件按照给定的程序下降，完成测量过程。

为实现上述技术路线，导向筒3、吊筒5均需要设计成方形，并充分考虑相互的配合，以及吊筒5与屏蔽转运容器4的配合；为保证所测量的γ射线为一束平行射线，设计了准直器，同时也屏蔽了外界γ射线的干扰；为实现远距离平稳提升和下降组件，避免人员免受强γ射线的辐射，本发明采用了钢丝绳与定滑轮传动技术、交流伺服驱动与滚珠丝杆传动配合技术，并且x（水平方向）、y向（纵向）移动机构设置了手动部分和自动部分，在测量过程中两个部分配合完成；为满足不同的测量精度要求，设计了不同的衰减屏蔽体8、狭缝定位块9。

本发明x（水平方向）、y向（纵向）移动机构的自动控制采用了交流伺服半闭环控制方式，主要由计算机、PLC、驱动器、伺服电机构成。x、y向速度10-375mm/min可调，x、y向移动精度约为：±0.5mm/1000mm。 

Claims (6)

1.一种专用于热室的γ扫描测量系统，包括热室内的吊装孔道（1），在吊装孔道（1）上安装有支座，所述的γ扫描测量系统还包括y向移动机构(12)和供燃料上下移动的通道；其特征在于：所述的支座为铅罐支座（2），所述的燃料上下移动的通道包括导向筒（3）、屏蔽转运容器（4），而导向筒（3）穿过铅罐支座（2）和吊装孔道（1）深入热室内部并与铅罐支座（2）固定连接，所述的屏蔽转运容器（4）安装在铅罐支座（2）上方，在屏蔽转运容器（4）的内部有吊筒（5），所述的吊筒（5）可在铅罐支座（2）、导向筒（3）和屏蔽转运容器（4）中上下移动；所述的铅罐支座（2）一侧安装有准直器（6），所述的准直器（6）的射线通道孔和铅罐支座（2）内部的射线通道孔位于同一水平位置并相互对准连通，以准直器（6）的射线通道孔和铅罐支座（2）内部的射线通道孔为基准，在热室内顶部与相邻房间之间的墙体内安装屏蔽体（8），并使屏蔽体（8）内部的射线通道孔与准直器（6）的射线通道孔也相互对准；而在相邻房间内则安装有测量小车装置，所述的测量小车装置包括x向移动机构（14）、y向移动机构(12)、屏蔽箱（11）、检测小车（15）、狭缝定位块（9）和狭缝块（10），其中检测小车（15）作为基座，所述的y向移动机构(12)竖直安装在检测小车（15）上，并通过钢丝绳一（13）与屏蔽转运容器（4）和吊筒（5）连接，并由y向移动机构(12)控制吊筒（5）在导向筒（3）和铅罐支座（2）以及屏蔽转运容器（4）内的上下移动，所述的x向移动机构（14）也安装在检测小车（15）上，而所述的狭缝定位块（9）、狭缝块（10）和屏蔽箱（11）都安装在x向移动机构（14）上，并由x向移动机构（14）控制狭缝定位块（9）、狭缝块（10）和屏蔽箱（11）的水平方向位置，所述的x向移动机构（14）和y向移动机构(12)由自动控制系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的专用于热室的γ扫描测量系统，其特征在于：所述的屏蔽体（8）由4块屏蔽块(7)组成，每块屏蔽块的长和宽的尺寸相同，厚度不同。

3.根据权利要求1所述的专用于热室的γ扫描测量系统，其特征在于：所述的导向筒（3）为方形导向筒，包括上喇叭口（302）、导向筒筒身（303）和下喇叭口（304），在导向筒筒身（303）外壁上还设置有固定圆板（301），其中所述的下喇叭口（304）和部分导向筒筒身（303）深入热室，而固定圆板（301）则固定在铅罐支座（2）上。

4.根据权利要求1所述的专用于热室的γ扫描测量系统，其特征在于：所述的吊筒（5）为方形吊筒，包括吊筒筒身（203），所述的吊筒筒身（203）上端有吊筒上端板（202）和吊筒底板（204），所述的吊筒上端板（202）上还固定有钢丝绳二（201），用于将吊筒（5）吊起。

5.根据权利要求4所述的专用于热室的γ扫描测量系统，其特征在于：所述的y向移动机构(12)包括y向支架（401），在y向支架（401）的两侧分别安装有手动轮（402）和定滑轮一（409），所述的屏蔽转运容器（4）上部也安装有定滑轮二，而所述的钢丝绳一（13）的一端固定在y向移动机构(12)的手动轮（402）上，另一端通过y向移动机构(12)的定滑轮一（409）、穿墙管、屏蔽转运容器（4）上部的定滑轮二进入屏蔽转运容器（4），再连接在吊筒（5）的钢丝绳二（201）上，从而由y向移动机构(12)控制吊筒（5）在导向筒（3）和铅罐支座（2）和屏蔽转运容器（4）内的上下移动。

6.一种如权利要求1-5所述的任一种专用于热室的γ扫描测量系统的安装方法：其特征在于包括以下步骤：

步骤1，将铅罐支座（2）吊装到热室内的吊装孔道（1）上，并调整水平和位置；

步骤2，以铅罐支座（2）的射线通道孔为基准安装准直器（6），调整水平和竖直位置，保证准直器（6）的射线通道孔与铅罐支座（2）的射线通道孔对准；

步骤3，在铅罐支座（2）的基础上，将导向筒（3）的任意面对正射线通道孔方向，将导向筒（3）穿过铅罐支座（2）和热室内的吊装孔道（1），让导向筒（3）的下喇叭口（304）和部分导向筒身（303）深入热室，然后将固定圆板（301）固定在铅罐支座（2）上；

步骤4，以铅罐支座（2）的射线通道孔和准直器（6）的射线通道孔为基准，在热室顶部大厅与其相邻房间的墙体内安装屏蔽体（8），调整水平和位置，保证以铅罐支座（2）的射线通道孔、准直器（6）的射线通道孔及屏蔽体（8）的射线通道孔的一致性；

步骤5，在热室顶部的相邻房间内组装测量小车装置，该测量小车装置包括：x向移动机构（14）、y向移动机构（12）、屏蔽箱（11）、检测小车（15）、和狭缝定位块（9）；

步骤6，以屏蔽体（8）的射线通道孔为基准，调整测量小车装置位置，并将测量小车装置与相邻房间的墙体支撑固定；

步骤7，将屏蔽转运容器（4）吊装到铅罐支座（2）上；

步骤8，将钢丝绳一（13）的一端固定在y向移动机构（12）的手动轮（402）上，另一端依次通过y向移动机构（12）上端的定滑轮（409）、穿墙管、屏蔽转运容器（4）顶部的定滑轮，进入屏蔽转运容器（4）；

步骤9，吊起屏蔽转运容器（4），并移至热室顶部大厅合适位置；

步骤10，拉出吊起屏蔽转运容器（4）的钢丝绳一（13），并将钢丝绳一（13）固定在吊筒（5）上的钢丝绳二（201）上，手动将吊筒（5）拉入屏蔽转运容器（4）内，缓慢吊运屏蔽转运容器（4）至铅罐支座（2）上；

步骤11，利用y向移动机构（12）的手动轮（402）拉直钢丝绳一（13），然后检验吊筒（5）在导向筒（3）、铅罐支座（2）内上下移动的灵活性；

步骤12，将吊筒（5）收入屏蔽转运容器（4），完成机械安装过程，并调试控制程序。

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